163] ?酸到酸罐中的添加产生热量，并且升高酸溶液温度；氨与酸的反应也产生质量。
[0164] ?过程继续，直到在酸罐中的硫酸铵浓度达到最大值，在这时，将酸供给源切换到 第二存储罐，同时为了清理，处理第一存储罐的内容。
[0165] 一般地，按照至少某些实施例，氨除去或TMCS过程具有两种化学反应在进行：
[0166] 在进给侧上，任何氨离子通过添加Na0H(0H的源）转化成气体形式
[0167]NH/+0H-NH3 (气体）+H20
[0168] 在孔腔侧上，顺3气体与硫酸反应，并且转化成硫酸铵形式
[0169] 2NH3(气体）+H2S04- (NH 4) 2S04
[0170] 与多种其它水处理过程，如汽提塔、洗涤器、及脱气系统相比，薄膜技术是用于从 废水中的氨除去和回收的可选择技术。在现有可选择技术中，透过薄膜化学吸附（TMCS)在 某些操作条件下可能是优选的。
[0171] 透过薄膜化学吸附（TMCS)分离工艺优选地使用薄膜装置将气体物质从液体供给 相中汽提，并且使用液体接收相捕获它，该液体接收相与气体物质化学反应。疏水空心纤 维薄膜可用作分离水分相的介质，因为它在透过物质之间不是固有地选择性的。用于物质 穿过微孔空心纤维薄膜的质量转移的驱动力是在两相之间的浓度差。当达到化学平衡时， 质量转移停止。在TMCS过程中，驱动力保持很高，因为转移成分在接收相中化学反应，允许 在接收相中的浓度水平保持为零或在零附近。为了由TMCS从废水流中除去氨，溶解氨离子 (NH4+)转化成自由氨气（NH3)。在通常水温下，这通过用碱配料水以将pH升高到足够高水 平而完成。将废水引导.Mgixi-Cd?超流量薄膜接触器中，并且引入到空心纤维的外侧（壳 体侧），该废水包含高浓度的自由氨气。将酸溶液的逆流流动引入到空心纤维的内侧（孔 腔侧）。由于在废水流与酸溶液之间的氨气浓度差，順 3气体跨过微孔薄膜转移。在接收相 中，叽立即与酸反应。这种反应形成铵盐，并且实际上是不可逆的。在理论上，全部自由氨 可在单个步骤中从废水流中除去，条件是在接收相中有可得到的足够H+离子，并且有足够 的接触时间使化学吸附过程发生。实际上，氨转移速率由薄膜模块可处置的最大流量和从 模块进口到出口的浓度梯度限制。为了最佳系统性能、尺寸及成本，按并联或按串联连接薄 膜接触器是基本的。也可以考虑在进给相与接收相之间的水蒸汽运输，因为它可减小驱动 力，并且降低系统性能。
[0172]TMCS系统的适用性可能取决于分离过程的操作条件和目标。对于至少某些接触器 或模块的标准水质量要求是5-101m预过滤和低污垢指数。薄膜接触器材料可以表现相对 于高或低pH的良好耐受性。对于高达5(TC的操作温度，在空心纤维的壳体侧和孔腔侧上的 压力可以限制到约3bar。
[0173]TMCS过程的目的是以最小成本和风险从废水中除去尽可能多的NH3，同时恢复某 个值以产生较快返回。成本_效益分析可能涉及资金费用、操作费用、成本节省、及生成最 终产品的价值。
[0174] 按照至少选中薄膜（或渗透）蒸馈实施例：
[0175] 本发明的薄膜接触器优选地用在一种类型的薄膜蒸馈（MD)中，这种类型的薄膜 蒸馏（MD)叫做直接接触薄膜蒸馏（DCMD)。也有其它类型的MD，这些类型的MD包括气隙 MD(AGMD)、真空MD(VMD)、及其它。一般地，对于DCMD，我们使热水（通常盐水）流在薄膜的 一侧上流动，并且使冷水直接在薄膜在另一侧上流动。薄膜的孔隙度起在两种流之间的气 隙的作用。水由于薄膜的疏水性能不进入细孔结构。热（盐）水将具有比冷（蒸馏）水高 的蒸汽压力。这种蒸汽压力差是驱动力，该驱动力使热水源跨过薄膜蒸发，并且在冷水侧上 冷凝。
[0176] 蒸发和冷凝过程由于蒸发热或潜热将引起从热到冷的温度变化。由于在两种流之 间的对流，也有在热与冷之间的温度变化。后一种温度变化应该尽可能地最小化，因为这种 温度变化就MD过程而论可能不做任何有用功，并且可能降低在两种流之间的驱动力。通过 选择具有低传导系数的薄膜，可使这种影响最小化。换句话说，它们在热与冷流之间具有隔 热性能。
[0177]按照至少具体实施例，重要的是选择一种薄膜，这种薄膜供给良好的蒸汽运输性 能（没有限制），并且这种薄膜是在热与冷水流之间的某种隔热。纤维优选地也是疏水的， 并且具有细孔尺寸分布，该细孔尺寸分布防止跨过薄膜的任何水穿透。MD过程可以是操作 压力独立的，但细孔尺寸应该小得足以防止水压力穿透纤维壁。作为例子，具有良好性能的 纤维是？？或？￥0?，具有31 5微米的内径、6〇0微米的外径、70%的孔隙度、及<0.2微米的 名义细孔尺寸。
[0178] 按照至少选中实施例、方面或目的，本公开或发明一般涉及用于薄膜蒸馏和/或 氨除去的新的、改进的、或修改的薄膜接触器、模块、系统及/或方法、及/或制造、使用及/ 或等的方法。按照至少某些选中实施例，本发明涉及用于薄膜蒸馈和/或氨除去的特别可 能优选薄膜接触器、模块、系统及/或方法，并且/或者涉及用于薄膜蒸馏和/或氨除去的 特别可能优选薄膜接触器、模块、系统及/或方法，包括适用于薄膜蒸馏、适用于氨除去、或 既适用于薄膜蒸馏又适用于氨除去的薄膜接触器，以及其它薄膜接触器系统、方法或过程， 这样的过程如脱气、气化、分离、过滤等。按照至少一个具体实施例，同一具体薄膜接触器可 以用于薄膜蒸馏和用于氨除去，并且适于在薄膜蒸馏和氨除去阵列、系统、方法或过程中都 操作。
[0179] 本发明可以按其它形式实施，而不脱离其精神和基本属性，并且相应地，应该对附 属权利要求书进行参考，而不是对以上说明书，如在本发明的范围中指示的那样。
【主权项】
1. 一种薄膜接触器，用于薄膜蒸馏和氨除去中的至少一种。2. 根据权利要求1所述的薄膜接触器，其中，接触器适于用在薄膜蒸馏和氨除去两者 中。3. 根据权利要求1所述的薄膜接触器，包括圆筒形外壳或壳体，该圆筒形外壳或壳体 由一段修改管制成；并且所述圆筒形外壳具有： 在4-16英寸之间的直径；和 在6-40英寸之间的长度。4. 根据权利要求3所述的薄膜接触器，具有8 X 20构造，该8 X 20构造包括： 所述圆筒形外壳，具有8英寸的直径和20英寸的长度。5. 根据权利要求3所述的薄膜接触器，还包括： 至少一个整体封装的空心纤维薄膜结构，在所述圆筒形外壳中，所述薄膜结构的端部 在所述外壳中凹入每个端部至少1";和 相应盘形、圆顶形、其它模压成形、或其组合的端盖，这些端盖适于接收在所述外壳的 每个敞开端部中。6. 根据权利要求5所述的薄膜接触器，其中，所述薄膜结构在所述外壳中凹入每个端 部至少2"。7. 根据权利要求5所述的薄膜接触器，其中，每个所述端盖中具有液体端口和气体端 口中的至少一个，并且适于由至少一个保持元件在所述圆筒形外壳中保持定位，该至少一 个保持元件是卡环或锁紧环，该卡环或锁紧环接收在所述圆筒形外壳的内部的凹槽中。8. 根据权利要求5所述的薄膜接触器，其中，每个所述端盖在其中具有中心开口，并且 在其中具有另一个开口，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接 收气体端部端口或管子。9. 根据权利要求5所述的薄膜接触器，其中，所述整体封装的薄膜结构包括开孔芯部、 多个空心纤维薄膜、管隔板或封装物，该管隔板或封装物固定空心纤维的每个端部，并且粘 结到所述外壳的内部。10. 根据权利要求5所述的薄膜接触器，其中，所述整体封装的薄膜结构在所述外壳中 由颠倒封装过程封装定位，该颠倒封装过程涉及使用可除去柱塞或塞子，并且使用切削装 置修整封装物的端部和打开空心纤维的端部，以生产凹入管隔板。11. 根据权利要求3所述的薄膜接触器，其中，所述圆筒形外壳的管子的所述长度由管 子的修改段形成，该修改段在每个端部中包括：较大直径段，用来接收端盖；凹槽，用来接 收卡环；及扩张进口，用来促进端盖和卡环的插入。12. 根据权利要求11所述的薄膜接触器，其中，所述管子的长度从标准PVC、ABS、聚丙 烯、钢、不锈钢、或其它管材中选择，这些管材将用环氧树脂粘结，以促进整体封装。13. 根据权利要求1所述的薄膜接触器，用于薄膜蒸馏。14. 根据权利要求1所述的薄膜接触器，用于氨除去。15. 根据权利要求1所述的薄膜接触器，是螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触 器，该螺旋型空心纤维薄膜织物-包含模块或接触器适用于薄膜蒸馏或氨除去。16. 根据权利要求15所述的模块或接触器，具有8 X 20构造，该8 X 20构造包括： 模块外壳，由修改管段制成； 所述模块外壳具有8英寸的直径和20英寸的长度。17. 根据权利要求16所述的模块或接触器，还包括： 一对端盖，适于配合在所述模块外壳的端部中； 液体端部端口，在每个所述端盖中； 至少一个气体端口，在至少一个所述端盖中或在所述模块外壳的侧部中在其一个端部 附近； 至少一薄膜结构，适于配合在所述模块外壳中，各薄膜结构包括： a. 多个空心纤维薄膜，每个具有孔腔，所述薄膜形成织物状阵列，在该织物状阵列中， 各空心纤维大体是相互平行的并且构成织物炜线，各空心纤维由丝线保持间隔开的关系， 这些丝线构成织物经线； b. 阵列在轴线上缠绕成螺旋-缠绕薄膜束，该轴线与空心纤维大体平行，该螺旋-缠绕 薄膜束具有两个束端部和圆柱形外表面； c. 两个束端部中的每一个在树脂封装材料中封装，该树脂封装材料用来将束端部密封 到相邻单块管隔板中，在两块管隔板之间的束的一部分没有封装材料，以形成壳体侧区域， 及空心纤维的孔腔端部暴露，并且与束的外部连通，这些孔腔端部构成束端部的第一束端 部； d. 模块壳体、箱壳或外壳，具有第一和第二外壳端部和圆筒形外壳内部，并且适当地成 形，以包含薄膜束，管隔板（封装物）使第一束端部与圆筒形外壳内部密封，该管隔板（封 装物）相对于第一外壳端部凹入，包含束的所述模块外壳限定两个区域，这两个区域通过 薄膜相互连通，这两个区域包括：（i)壳体侧空间，在管隔板之间的束的部分的外部并且在 外壳内；和（ii)孔腔侧空间，包括空心纤维孔腔和第一束端部； 其中，第一个所述端盖的内部面和与第一管隔板相邻的所述模块壳体的内部、与圆筒 形外壳内部和第一束端部一起，密封第一模块外壳端部，并且限定第一腔室，该第一腔室与 薄膜孔腔连通； 第二个所述端盖的内部面和与第二管隔板相邻的所述模块外壳的内部，与圆筒形外壳 内部和第二束端部一起，密封第二模块外壳端部，并且限定第二腔室，该第二管隔板从第二 外壳端部凹入，该第二腔室与薄膜孔腔连通； 所述液体端部端口可操作地连接到薄膜结构的壳体侧空间，并且布置成容许通过其的 流体注入和退出；以及 至少一个液体或气体端口与第一和第二腔室中的至少一个连通，并且布置成容许通过 其的液体进入或气体注入和离开或退出。18. 根据权利要求17所述的模块或接触器，还包括： 至少两个液体或气体端口，使一个端口在每个所述端盖中，或在所述模块外壳的每侧 中在其每个端部附近。19. 根据权利要求15所述的模块或接触器，适用于薄膜蒸馏和氨除去。20. -种用于薄膜蒸馏或氨除去的系统，包括：根据权利要求1所述的至少一个空心纤 维薄膜模块或接触器。21. -种用于薄膜蒸馏或氨除去的系统，包括：根据权利要求2所述的至少一个空心纤 维薄膜模块或接触器。22. 根据权利要求20所述的用于薄膜蒸馏或氨除去的系统，包括：至少两个空心纤维 薄膜模块或接触器。23. 根据权利要求21所述的用于薄膜蒸馏或氨除去的系统，包括：至少两个空心纤维 薄膜模块或接触器。24. -种薄膜蒸馏或氨除去的方法，包括如下步骤：使用根据权利要求1所述的薄膜接 触器。25. -种薄膜蒸馏或氨除去的方法，包括如下步骤：使用根据权利要求2所述的薄膜接 触器。
【专利摘要】用于薄膜蒸馏和/或氨除去的新的、改进的、或修改的薄膜接触器、模块、系统、及/或方法；和/或制造、使用等的方法。按照至少选中实施例，用于薄膜蒸馏和/或氨除去的特别可能优选薄膜接触器、模块、系统、及/或方法，包括适用于薄膜蒸馏、适用于氨除去、或既适用于薄膜蒸馏又适用于氨除去的薄膜接触器、以及其它薄膜接触器系统、方法或过程，这样的过程如脱气、气化、分离、过滤等。
【IPC分类】B01D61/00
【公开号】CN105142761
【申请号】CN201480014989
【发明人】加雷思·P·泰勒, 阿密塔瓦·塞古坡塔
【申请人】赛尔格有限责任公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】US20140263061, WO2014152264A1